Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Мирошников М.М. -> "Теоретические основы оптико-электронных приборов" -> 136

Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.

Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов — Л.: Машиностроение, 1977. — 600 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriticheskieosnovi1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 142 .. 180 >> Следующая

1 о™!,-» 2лтвх (/2 — /1)
Л^ш 1 I + (2л/тих)а 2лтвх 3rctg /1
I + (2л/тих)а ' 2лтвх s I + (2лтвх)2 /if2 '
Предположим, что, кроме дробового шума фотоэмиссионного приемника излучения, на входе усилителя действуют тепловые шумы входной цепи.
Составляющая выходного шума, определяемая тепловыми шумами активных сопротивлений входной цепи, при озтВх > 1/(сотсв) и г — оо равна
^Ш. Т 1- 4kTш^ПХ^оД/ш>
где
Tm = RKX (%-! W;
/?вх ^"н^"вх/(^"н —f~ ^вх)’
Средний квадрат полного шумового напряжения на выходе усилителя определяется выражением
где
^И1. д|> ^шт — 2eioRaxKo А/ш 4kTmRuxKo А/ш —
4kTt) i0R„, 4- ) КвхКо Д/ш -
= 4&'ГШ_ bkhRbxKq А/ш>
^ш.экв = (20^вх + Гш/Го)Го.
Следовательно, совместное действие дробового и теплового шума на входе усилителя можно заменить действием теплового
464
шума сопротивления /?вх, находящегося при температуре Тш ЭкВ. Вклад дробового шума в эту температуру определяется членом 20i0RexT0, а вклад теплового шума — членом Тш.
Условие согласования шумов имеет вид*:
^о^вх “ Т JTo', RBX = (Tlu/To)/(20io).
Шум усилителя, построенного на электронных лампах, проявляется в виде дробового эффекта на его выходе. Величина этого шума может быть представлена в виде двух эквивалентных ему дополнительных источников шума во входной цепи (рис. 323).
Во-первых, это источник шума, определяемого эквивалентным сопротивлением /?-жп а и генератором э д. с. его теплового шума Гш_а, включенных последовательно с сеткой электронной лампы. Величина R4K„_ а выбирается таким образом, чтобы генерируемый тепловой шум Джонсона после усиления лампой был равен шуму дробового эффекта анодного тока лампы. Для частот выше 1 кГц, когда фликкер-эффект уже не оказывает влияния,
п _ « (, ¦ 8p7s,\
*<жв. а — s (И —5—)
Рис. 323. Шумовая эквивалентная схема д входной цени, учитывающая дробовый
—- , шум сеточного и анодного тока первой
Ы к лампы усилителя
где S — крутизна анодно-сеточной характеристики лампы; Р7а, р7й2. g7k — постоянные составляющие анодного тока, тока экранной сетки и тока катода соответственно.
Если в схеме используется триод, то g2 = 0; <0.А = 07к.
Минимальное значение R3Kli_ а для триодов равно 200 Ом, а для пентодов около 700 Ом, однако его величина может достигать 10—50 кОм.
Во-вторых, это источник шума, определяемого генератором шумового тока Ги, с, включенным параллельно входной цепи. Величина шумового тока этого генератора равна полному дробовому эффекту сеточного тока dih. с = 2е$gI df.
Так как нагрузкой для этого генератора является комплексное сопротивление входной цепи, измеренное со стороны сетки лампы, г (/), то средний квадрат напряжения шума, действующего на входе усилителя из-за наличия сеточного тока, равен
*4 с. вх = dih. с | z (/) |2 = 2eJe, I г (/) |2 df.
* Следует помнить, что коэффициент 20, входящий в последующие формулы, не является безразмерной величиной; он измеряется в В-1.
465
На выходе усилителя шум первой лампы дает следующее значение среднего квадрата напряжения шума:
оо со
«Ш. ус = 4МУ?8К1, а | Кус (/) df + 2е^е, J | г (f) |2/fyc (/) df.
О О
Если влиянием конденсатора Ссв в рабочем диапазоне частот пренебречь и считать, что усилитель имеет такую частотную характеристику, что его коэффициент усиления на частотах от ft до /2 равен /С0, а вне этого диапазона — нулю, можно найти _________________ h
«ш. ус = 4&7У?экв. а/Си А/ f 2eQ7glKoRnx f г (/) df,
fi
так как
X -Rnx ¦Rbx
/¦(/) =
/?2 4-.Л? 1 Н- (2jt/7?bxCBx)2 1 -f- (2зс/твх)^
j r (/) df — #Bx j j _j_ (2л/твх)а ‘ ^Бх
fi fi
где
то
f* j - arctg (/2 -72-^V
_ j _ _ I + (2ятвх)2 /2/x
fi
+ (2я/твх)2 2ятв
^ш. ус---
4/гГш
. ЭКВ. ycRbX /Со А/
а
Гш. ,к„. ус = Го [ + 20^7g.ftnxj .
Следовательно, совместное действие дробовых шумов сеточного и анодного токов первой лампы усилителя по эффекту на выходе можно заменить действием теплового шума сопротивления RBK, находящегося при температуре Тш экв- ус.
Оценим вклад сеточного тока. Для того чтобы влияние дробового шума сеточного тока не сказывалось, необходимо обеспечить выполнение условия
on <i n / ^экв. a
ZUо/ g,KBx Ч n Xf *
*\BX ii/Ш
Полагая Af ^ А/ш, найдем
^ ^экв. а/(20Rbx)>
466
если R3KTi а = 103 Ом, Rw = 104 Ом, то
c^,< 103/(2-10е) --=0,5-1 (Г6А = 0,5 мкА
Условие А/ г=« А/ш выполняется, если частота среза частотной характеристики входной цепи /ср = 1/(2ятвх) выше частот ft и /2, ограничивающих полосу пропускания усилителя, т. е. flp » /1/2 и /ср > /2 — /1 — А/. Действительно, в этом случае
др _ 1 nrrtr ^ЯТвх^2~^/^ __f nrrlr М* -- -
Д'ш 2ятР, arC‘g 1 + (2ят„)* Д/, ''=Р аГс1§ | ~
/с„arctg ~=/ср-^- = А/.
§ 4. ТОКОВЫЙ ШУМ
На низких частотах преобладающим типом шума в полупроводниках является токовый шум, который называют также из-быточным, поскольку он превышает уровень дробового (генерационно-рекомбинационного) шума, также зависящего от протекающего через полупроводник тока. Мощность избыточного токовою шума приблизительно обратно пропорциональна частоте и прямо пропорциональна квадрату тока. Природа этого шума в настоящее время еще не вполне ясна, несмотря на большое число опубликованных исследований. Одним из препятствий на пути решения этого вопроса является универсальность и общность самого явления избыточного шума, которое впадает в противоречие со слишком специализированными предположениями. Действительно, шум со спектральной плотностью обратно пропорциональной частоте существует не только в полупроводниках, где его называют также модуляционным, но и в графитовых сопротивлениях и их электрических контактах — контактный шум, в вакуумных лампах — шум мерцания или фликкер-эффект, и т. д. Частотный диапазон этого шума весьма велик — экспериментально токовый шум наблюдался от частот 10“4 Гц до частот 107 Гц. Практически же верхняя граница частоты составляет 100—1000 Гц, а на более высоких частотах преобладают дробовые и тепловые шумы.
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 142 .. 180 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed